Python使用队列来改造转账场景

时间:2022-05-23 雷学委人气:0

前篇我们了队列Queue和转账场景这次趁热学委展示一下使用队列解决转账场景的问题。

一、看看转账场景的问题

前面有两篇文章展示了转账反复读写amount，导致结果出错。

xuewei_account = dict()
xuewei_account['amount'] = 100

# amount为负数即是转出金额
def transfer(money):
    for i in range(100000):
        xuewei_account['amount'] = xuewei_account['amount'] + money

我们前几篇使用多个线程反复转长：+1和-1。

按常理，结果应该仍旧是100.

这个是全部代码：

import random
import threading
import datetime
import time

xuewei_account = dict()
xuewei_account['amount'] = 100


# amount为负数即是转出金额
def transfer(money):
    for i in range(100000):
        xuewei_account['amount'] = xuewei_account['amount'] + money


# 创建20个任务重复给学委账户转账
threads = []
for i in range(10):
    t1 = threading.Thread(target=lambda: transfer(-1))
    threads.append(t1)
    t2 = threading.Thread(target=lambda: transfer(1))
    threads.append(t2)

for t in threads:
    t.start()
for t in threads:
    t.join()

print("-" * 16)
print("活跃线程数:", threading.active_count())
print("活跃线程:", threading.current_thread().name)
print("学委账户余额：", xuewei_account)

等待所有转账线程运行结束，我们看到结果是错误的：

二、这种问题怎么使用队列来解决呢？

前面说了，多线程反复读写共享数据，是问题的根源。

改代码为同步互斥模式，保证任意一个时间一个线程更新共享数据，那么问题就解决了。（这前面也展示了，用的是Lock锁的方案）

这个能怎么用队列呢？

可以先思考10秒，根据学习到的加锁和队列的特性，想想这个怎么做。

好，答案现在揭晓：

Queue这个队列有多个函数，一个是put函数，一个是get函数。

一个负责放入数据到队尾，一个可以从对头取出元素。

刚好适合转账业务，我们是不是可以把每次转账操作变成一个一个指令/事件。 比如下面的：

event(amount=1,acount=xuewei_account)
....
event(amount=-1,acount=xuewei_account)
....
event(amount=1,acount=xuewei_account)
....
event(amount=-1,acount=xuewei_account)

20个线程，每个10万次数据读写，共200万个事件。

所以我们可以把这个事情转换为：200万个转账事件。

因为Queue是线程安全的，所以我们可以并发200万次转账，另外交给一线程进行转账处理。

这样就保证每次只有一个线程对xuewei_account学委账户进行读写。

改造，使用队列来解决问题

展示代码：

import random
import threading
import datetime
import time
import queue

q = queue.Queue()

xuewei_account = dict()
xuewei_account['amount'] = 100


# amount为负数即是转出金额
def transfer(money):
    for i in range(100000):
        q.put(money)


def handle_amount():
    while not q.empty():
        amount = q.get()
        xuewei_account['amount'] += amount


def monitor_q():
    counter = 0
    time.sleep(3)
    while counter < 1000 and not q.empty():
        print("q size:", q.qsize())
        time.sleep(3)
        counter+=1


q_thread = threading.Thread(name="Q监控", target=monitor_q)
q_thread.start()
# 创建20个任务重复给学委账户转账
threads = []
for i in range(10):
    t1 = threading.Thread(target=lambda: transfer(-1))
    threads.append(t1)
    t2 = threading.Thread(target=lambda: transfer(1))
    threads.append(t2)

for t in threads:
    t.start()

vip_thread = threading.Thread(name="处理转账专线", target=handle_amount)
vip_thread.start()

for t in threads:
    t.join()
vip_thread.join()

print("-" * 16)
print("活跃线程数:", threading.active_count())
print("活跃线程:", threading.current_thread().name)
print("学委账户余额：", xuewei_account)

这里运行了多个线程执行转账（发送转账金额进队列）。

然后运行一个vip通道（单独线程）处理学委账户的转账业务。

同时也运行了一个监控队列的线程，每隔一段时间打印队列的任务情况。

下面是运行结果，运行几次结果都是正确的。

运行几次最终账户余额都是100，改造成功。

三、总结

本篇学委分享了线程安全的队列Queue解决并发转账问题。

其实代码还可以再度优化的，为了控制篇幅，代码也不少，希望读者朋友们能够先看熟学会，掌握队列的使用。

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